Introducere in SDH (Ierarhie Digitala Sincrona)

Reteaua optica sincrona (SONET- Synchronous Optical Network) formeaza coloana vertebrala a multor retele purtatoare de date. Implementarea SONET pentru Europa, Asia si America Latina este cunoscuta sub denumirea de Ierarhie Digitala Sincrona (SDH - Synchronous Digital Hierarchy). SONET/SDH este folosit ca un mecanism de transport bazat pe multiplexare cu diviziune in timp (TDM) pentru voce si date. Retelele de date cu comutare de cadre si de celule, cum sunt Frame-Relay si ATM/SMDS depind de asemenea de circuitele de tip TDM SONET/SDH pentru transport intre punctele lor de lucru.

Investitiile in SONET/SDH s-au facut de-a lungul a cateva decade si sunt de ordinul a bilioane de dolari. Marile firme nu sunt dispuse sa comercializeze fiabilitatea si familiaritatea retelelor cu backbone-ul SONET/SDH bazat pe TDM si sa le inlocuiasca cu tehnologii ca Gigabit Ethernet (GE). GE este folosit pentru capacitatea sa multiserviciu. Totusi adevarul este ca GE este potrivit doar pentru transportul de date. El nu ofera suport pentru transportul nativ TDM de voce sau video. GE nu este raspunsul sau remediul universal pentru o adevarata retea multiserviciu. Transportand GE, ATM si pachete ca pe un serviciu peste SONET/SDH, marile firme (le vom numi in continuare transportatori, doar ca marfa lor pe care o plimba dintr-un loc in altul al lumii este una virtuala) obtin performanta maxima din ambele parti si mentin capabilitatea TDM pentru transportul vocii. Multiserviciul SONET/SDH suporta de asemenea trafic SAN, cum ar fi ESCON (Enterprise Systems Connection), FICON (Fibre Connectivity) si Fibre Channel, fara limitari de distanta. Mai mult, multiserviciul SONET/SDH poate suporta VoIP peste Ethernet sau un TDM care respecta tehnologia pachetelor vocale.

Capacitatea SONET/SDH de a transporta TDM, ATM, pachete si Ethernet este de fapt adevarata capacitate multiserviciu. SONET/SDH folosesc sisteme de interconexiuni (cross-connect) cu acces digital (DACS) si componente DWDM cum sunt comutatoarele de interconectare cu acces digital pentru DS0 si interconexiuni N 64 kbps intre porturi T1 si E1 si functii de conversie a formatului E1 la T1. Multiplexoarele cu divizarea lungimii de unda de tip dens sunt folosite pentru a combina mai multe lungimi de unda pe o singura pereche de fibre optice, prin urmare aduc largime de banda fara a fi nevoie sa se adauge noi fibre. Generatia urmatoare de platforme de achizitie multiserviciu SONET/SDH (MSPP - MultiService Provisioning Platform) suporta servicii TDM, ATM si Ethernet 10/100/1000. MSPP integreaza de asemenea functionalitati DACS si DWDM pe sasiu, permitand servicii multiple cu folosirea unei singure platforme. Platformele integrate reduc de asemenea numarul de puncte in care se poate defecta reteaua si astfel se creste si fiabilitatea retelei. In plus, MSPP ofera interfata grafica cu utilizatorul (GUI) si in consecinta se elimina necesitatea pregatirii tehnicienilor operatori in cunoasterea comenzilor limbajului folosit in Transaction Language (TL), care este folosit la echipamentul SONET/SDH conventional.

Sistemele mai vechi de transmisie electrica bazate pe cupru au folosit multiplexarea cu divizare in timp pentru a rezolva problemele de capacitate. Odata cu cresterea masiva a traficului vocal si comercializarea tehnologiei optice incepand cu anii '80, cablurile cu fibre optice au devenit alegerea optima din punct de vedere al mediului de transmisie. Sistemele pe fibre de la inceputuri puteau duce 400 Mbps la lungimea de unda de 1300 nm. Cablurile cu fibre erau de asemenea de departe mai putin susceptibile la interferentele electromagnetice (EMI) si de radiofrecventa (RFI) de la sursele externe. Informatia care mai inainte necesita sute de perechi de cupru putea fi transmisa printr-o fibra de sticla cu putin mai groasa decat firul de par uman. Transportatorii au adoptat tehnologia pe fibra optica si au inceput testarile si dezvoltarea retelelor pe fibre. Aceste sisteme pe fibre optice de prima generatie din reteaua telefonica comutata (PSTN - Public Switched Telephone Network) au folosit arhitecturi, echipament, coduri de linie, formate de multiplexare si proceduri de intretinere proprietare, specifice fiecarei retele. Interconectarea si interoperabilitatea dintre doi operatori (fiecare folosind producatori diferiti de hardware) era aproape imposibil de obtinut. In 1984 ECSA (Exchange Carriers Standards Association) si-a luat sarcina de a crea un standard pentru a se putea interconecta intre ele sistemele pe fibre. Bellcore a extins ideea originala a ECSA in 1985 si a propus cea ce azi este cunoscut ca SONET.

In 1988 standardele initiale SONET au fost aprobate ca documente ANSI T1.105, care descriau debitele optice si formatul datelor si T1.106 ce se ocupau cu interfata fizica. Comitetul Consultativ International pentru Telegrafie si Telefonie (CCITT) a stabilit un standard similar in Europa, Ierarhia Digitala Sincrona (SDH - Synchronous Digital Hierarchy). Organizatia CCITT s-a reorganizat si a format sectorul de standardizare ITU-T (International Telecommunication Union Telecommunication) in 1993. Standardul SONET al ANSI a fost larg acceptat si implementat de catre provider-ii de servicii si vanzatorii de echipamente din America de Nord, in timp ce standardele SDH ale ITU-T si deci echipamentul corespunzator sunt implementate in Europa, Orientul Mijlociu, Africa, America Latina si regiunea Asia-Pacific. Inca din faza de proiectare, standardele SONET si SDH au fost gandite sa fie compatibile. Diferentele intre SONET si SDH vor fi detaliate in capitolele urmatoare.

SONET/SDH

Retelele SONET/SDH sunt in mod obisnuit construite intr-o topologie ierarhica. Reteaua dintr-un mare campus universitar poate fi, de exemplu, un GE (Gigabit Ethernet) sau chiar un inel SONET/SDH OC-3/STM-1 sau OC-12/STM-4. Traficul dintre un astfel de campus si un oficiu central (CO - Central Office) este in mod normal transportat pe un inel de acces metropolitan (metro access ring), ca si traficul CO - CO; daca e necesara parasirea inelului, se trece la traficul pe distante mari (long-haul), care va fi la randul lui transportat cu circuite DWDM.

Dupa cum se vede in figura 1.1, inelele proprietare ale unui client sunt cunoscute ca inele de acces si acopera un campus. Inelele de acces converg si se interconecteaza la punctele importante de colectare trafic retea. Aceste puncte de colectare sunt denumite "puncte de prezenta" (POP - Points Of Presence) de catre transportatori sau "headend"-uri la firmele de cabluri. Inelele colectoare unesc traficul din inelele de acces si dirijeaza acest trafic in inelele "de miez" (core rings), care sunt adesea referite ca o facilitate inter-oficii (IOF - interoffice facility) sau in inele "de miez" metropolitane, deoarece ele interconecteaza aceste puncte de colectare. Inelele de acces trec prin locatiile clientilor si se subordoneaza inelelor colectoare, mai largi. Inelele colectoare fac parte la randul lor din inele "de miez", mai largi.

In sistemele SONET/SDH bazate pe clasica multiplexare cu diviziune in timp (TDM), suma latimilor de banda a tuturor inelelor de acces componente este egala cu latimea de banda totala ceruta la colector. In mod similar, suma latimilor de banda a tuturor inelelor colectoare componente va fi egala cu latimea de banda totala necesara la coloana vertebrala (miezul) a retelei (core backbone).

Retelele SONET clasice folosesc protectia cu comutare automata (APS - Automatic Protection Switching), protectie 1+1, APS liniar, inel cu doua fibre cu comutare de cai unidirectionala (UPSR - Unidirectional Path-Switched Ring), inel cu doua fibre cu linii comutate bidirectionale (BLSR - Bidirectional Line-Switched Ring) sau mecanisme de protectie cu 4 fibre de tip BLSR. Retelele SDH folosesc protectia sectiunii multiplex (MSP - Multiplex Section Protection) 1+1, MSP 1:1 si MSP 1:N. Ele implementeaza de asemenea protectia conexiunii la subretea cu doua fibre (SNCP - SubNetwork Connection Protection), inel de protectie a sectiunii multiplexate (MS-SPRing - Multiplexed Section Protection Ring) sau mecanisme de protectie de tip MS-SPRing cu 4 fibre. Aceste mecanisme de protectie sunt folosite si in generatia urmatoare SONET/SDH si vor fi discutate in capitolele urmatoare.

Arhitecturile UPSR/SNCP sunt potrivite pentru fluxurile de trafic multipunct la multipunct sau intre doua noduri. Inelele colectoare si de miez suporta un mare debit de trafic intre inelele de acces.

Traficul din inelul de miez se transfera printr-o plasa, de la un oarecare CO la alt CO oarecare.

As such, core ring traffic travels in a mesh, from any CO to any other CO. Because of their inherent potential for bandwidth reservation, BLSR/MS-SPRing architectures work well for such distributed 'mesh' and node-to-node traffic applications.